題目列表(包括答案和解析)
第十五屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)的關(guān)系,并記錄了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請(qǐng)你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù),分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C調(diào)) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長(zhǎng) | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因,李楠同學(xué)猜想,血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長(zhǎng)度一定的血管時(shí),受到的阻力f與血液的流速v成正比,即f=kv。那么,要想讓血液勻速流過,血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時(shí),兩端所需的壓強(qiáng)差為△p1;若血管截面積減少10%時(shí),為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液,壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬2。請(qǐng)你通過計(jì)算比較△P1、△P2的大小,說明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。
CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | CWNG 0.7-80/60-AII | CWNG 1.05-80/60-AII | CWNG 1.4-80/60-AII |
功率/MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量/t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量/(kg·h-1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸/m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
煙囪尺寸/mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
熱效率/% | 75 | 75 | 75 |
出水溫度/℃ | 80 | 80 | 80 |
回水溫度/℃ | 60 | 60 | 60 |
總重量/t | 5 | 7.5 | 9 |
運(yùn)行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積/m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環(huán)水量/(m3·h-1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同,且煤均可達(dá)到完全燃燒。請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問題:
1.根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。
2.按表格中的出水溫度和回水溫度,計(jì)算CWNGl.05—80/60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。
3.根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個(gè)國(guó)外生產(chǎn)的電熱暖手器,銘牌上表示額定值的字樣中,能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器,他把一只標(biāo)有"600Ω,0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來,連接到家庭照明電路中,然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察:將開關(guān)接通后,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s;斷開開關(guān)后,電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈;觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣;他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi),家中其他用電器的使用情況沒有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù),計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水,科技小組的同學(xué)知道后,利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N),在浮子連桿的上端有一可移動(dòng)金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì)),它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池;M為配有電動(dòng)機(jī)的水泵(電泵);D1、D2為彈簧,E1、E2為銜鐵,F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈;K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān),K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時(shí),K4接通,斷電時(shí),K3接通。電磁鐵F2斷電時(shí),K5接通。S1、S2為開關(guān)。
1.請(qǐng)你按照下圖所示的器材,連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路,并說明自動(dòng)注水的過程。
2.要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求,浮子的最小體積約為多大?(g=10N/kg)
3.若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在10min內(nèi)完成,需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請(qǐng)你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過程中,如果運(yùn)用了近似條件,請(qǐng)說明。
六、(20分)在當(dāng)今世界,研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中,廢氣帶走了很多能量,如果能將這些能量再利用起來,會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī),就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù),它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn),它同時(shí)又帶動(dòng)同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn),從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓,使做功沖程中柴油燃燒的更充分,燃?xì)鈮簭?qiáng)更大,同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì),達(dá)到提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少?gòu)U氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸,氣缸直徑為ll0mm,活塞行程為135mm,當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)功率為220kW,最低油耗可達(dá)240g/(kW·h),柴油的熱值為4.3×107J/kg。請(qǐng)回答下列問題:
1.該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少?
2.在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?
3.如果將我國(guó)這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后,能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%,安裝前按每年消耗3億噸柴油估算,這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國(guó)節(jié)約多少噸柴油?
4.如果目前我國(guó)柴油的平均價(jià)格為3750元/噸,根據(jù)上面的估算結(jié)果,計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國(guó)每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)?
第十五屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)的關(guān)系,并記錄了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請(qǐng)你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù),分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C調(diào)) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長(zhǎng) | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因,李楠同學(xué)猜想,血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長(zhǎng)度一定的血管時(shí),受到的阻力f與血液的流速v成正比,即f=kv。那么,要想讓血液勻速流過,血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時(shí),兩端所需的壓強(qiáng)差為△p1;若血管截面積減少10%時(shí),為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液,壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬2。請(qǐng)你通過計(jì)算比較△P1、△P2的大小,說明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。
CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | CWNG 0.7-80/60-AII | CWNG 1.05-80/60-AII | CWNG 1.4-80/60-AII |
功率/MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量/t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量/(kg·h-1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸/m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
煙囪尺寸/mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
熱效率/% | 75 | 75 | 75 |
出水溫度/℃ | 80 | 80 | 80 |
回水溫度/℃ | 60 | 60 | 60 |
總重量/t | 5 | 7.5 | 9 |
運(yùn)行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積/m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環(huán)水量/(m3·h-1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同,且煤均可達(dá)到完全燃燒。請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問題:
1.根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。
2.按表格中的出水溫度和回水溫度,計(jì)算CWNGl.05—80/60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。
3.根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個(gè)國(guó)外生產(chǎn)的電熱暖手器,銘牌上表示額定值的字樣中,能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器,他把一只標(biāo)有"600Ω,0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來,連接到家庭照明電路中,然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察:將開關(guān)接通后,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s;斷開開關(guān)后,電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈;觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣;他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi),家中其他用電器的使用情況沒有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù),計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水,科技小組的同學(xué)知道后,利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N),在浮子連桿的上端有一可移動(dòng)金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì)),它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池;M為配有電動(dòng)機(jī)的水泵(電泵);D1、D2為彈簧,E1、E2為銜鐵,F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈;K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān),K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時(shí),K4接通,斷電時(shí),K3接通。電磁鐵F2斷電時(shí),K5接通。S1、S2為開關(guān)。
1.請(qǐng)你按照下圖所示的器材,連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路,并說明自動(dòng)注水的過程。
2.要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求,浮子的最小體積約為多大?(g=10N/kg)
3.若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在10min內(nèi)完成,需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請(qǐng)你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過程中,如果運(yùn)用了近似條件,請(qǐng)說明。
六、(20分)在當(dāng)今世界,研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中,廢氣帶走了很多能量,如果能將這些能量再利用起來,會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī),就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù),它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn),它同時(shí)又帶動(dòng)同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn),從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓,使做功沖程中柴油燃燒的更充分,燃?xì)鈮簭?qiáng)更大,同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì),達(dá)到提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少?gòu)U氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸,氣缸直徑為ll0mm,活塞行程為135mm,當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)功率為220kW,最低油耗可達(dá)240g/(kW·h),柴油的熱值為4.3×107J/kg。請(qǐng)回答下列問題:
1.該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少?
2.在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?
3.如果將我國(guó)這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后,能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%,安裝前按每年消耗3億噸柴油估算,這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國(guó)節(jié)約多少噸柴油?
4.如果目前我國(guó)柴油的平均價(jià)格為3750元/噸,根據(jù)上面的估算結(jié)果,計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國(guó)每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)?
第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn),急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地。現(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船,船身(包括船員)質(zhì)量約17t,已知甲、乙兩地的水路距離為80km,船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。
(1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案;
(2)通過分析、計(jì)算,找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×103kg/m3)
二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng),磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋,在鍋體形成無數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí),被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。
(1)使用電磁爐加熱食物時(shí),不產(chǎn)生明火,無煙塵,無廢氣,清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫名稱不寫內(nèi)容,不少于10個(gè)可得滿分)。
(2)在使用電磁爐時(shí),爐和鍋之間的熱是由_______傳
遞給_______的。電磁爐加熱食物的過程中消耗______
____能轉(zhuǎn)化為__________能;若用該電磁爐1次蒸熟
5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min,那么,1次只蒸熟1個(gè)同樣
大小的饅頭大約需要________min。
(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示:
型號(hào) | 額定電壓 | 額定功率 | 功率調(diào)節(jié)范圍 | 溫度調(diào)節(jié)范圍 | 熱效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90% |
根據(jù)上表數(shù)據(jù),若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi),加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線,電磁爐工作電壓正常,在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,燒開一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?
三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來淋浴,這不僅能節(jié)省能源,而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說,太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí),地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示,曬水箱內(nèi)部是被涂黑的,箱體外加了保溫層,上面開口并蓋有透明玻璃板。
在估測(cè)之前要首先弄清,透過玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板,把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方,他們發(fā)現(xiàn),兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度,和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。
(1)透過玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?
(2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并寫出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。
(3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。
四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí),通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響,而將其視為“理想儀表”,即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零,電壓表的內(nèi)電阻為無限大。實(shí)際上,電流表和電壓表都有一定電阻值,因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過自身電流大小的其阻值很小的電阻;可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以,把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí),就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻,或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣,電流表兩端就要有一定的電壓,電壓表中就要通過一定的電流,因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過待測(cè)電阻的電流。
1.現(xiàn)有一個(gè)量程為0.6A,內(nèi)電阻為0.13Ω的電流表,能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能,請(qǐng)說明理由。若能,請(qǐng)說明用它能測(cè)量的最大電壓值。
2.現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx,實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。
·電流表A1:量程100mA,內(nèi)電阻r1=4Ω
·電流表A2:量程500mA,內(nèi)電阻r2=750Ω
·電壓表V:量程10V,內(nèi)電阻r3=10kΩ
·變阻器R0:阻值約10Ω·定值電阻R1:阻值為10kΩ
·電池E:兩端電壓約l.5V
·開關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)
(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材,并在虛線方框中畫出電路圖。
(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量,寫出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。
五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物,在整個(gè)打撈過程中,汽車以恒定的速度v=0.2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車開始提升重物,忽略水的阻力和滑輪的摩擦,g取10N/kg。求:
(1)圓柱形重物的質(zhì)量;(2)圓柱形重物的密度;(3)打撈前,圓柱形重物上表面所受的水的壓力。
六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究,請(qǐng)你也參與共同探討。
按下、扳起電飯煲的開關(guān),有一種“粘連”“吸引”的感覺,取出飯鍋,發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物.它可以上下彈動(dòng),能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過用
這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來研究它的工作情況,請(qǐng)回答他在使用過程中發(fā)現(xiàn)的如下問題。
(1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線,這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?
(2)將三腳插頭插入電源插座,不用按開關(guān),指示燈就發(fā)亮,按下開關(guān)后,指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒有影響?
(3)電飯煲工作了15min,會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”,這些“白氣”是怎樣形成的?
(4)電飯煲工作了25min,聽到“啪”的一聲,指示燈不亮了。以此推測(cè),感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?
(5)聽到“啪”的一聲后又過了l0min,指示燈又發(fā)光,一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下,不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?
(6)要想獲得恒溫的溫水,你可以怎樣做?
(7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后,常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”,這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”,請(qǐng)問這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?
第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn),急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地,F(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船,船身(包括船員)質(zhì)量約17t,已知甲、乙兩地的水路距離為80km,船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。
(1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案;
(2)通過分析、計(jì)算,找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×103kg/m3)
二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng),磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋,在鍋體形成無數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí),被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。
(1)使用電磁爐加熱食物時(shí),不產(chǎn)生明火,無煙塵,無廢氣,清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫名稱不寫內(nèi)容,不少于10個(gè)可得滿分)。
(2)在使用電磁爐時(shí),爐和鍋之間的熱是由_______傳
遞給_______的。電磁爐加熱食物的過程中消耗______
____能轉(zhuǎn)化為__________能;若用該電磁爐1次蒸熟
5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min,那么,1次只蒸熟1個(gè)同樣
大小的饅頭大約需要________min。
(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示:
型號(hào) | 額定電壓 | 額定功率 | 功率調(diào)節(jié)范圍 | 溫度調(diào)節(jié)范圍 | 熱效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90% |
根據(jù)上表數(shù)據(jù),若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi),加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線,電磁爐工作電壓正常,在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,燒開一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?
三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來淋浴,這不僅能節(jié)省能源,而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說,太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí),地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示,曬水箱內(nèi)部是被涂黑的,箱體外加了保溫層,上面開口并蓋有透明玻璃板。
在估測(cè)之前要首先弄清,透過玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板,把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方,他們發(fā)現(xiàn),兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度,和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。
(1)透過玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?
(2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并寫出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。
(3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。
四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí),通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響,而將其視為“理想儀表”,即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零,電壓表的內(nèi)電阻為無限大。實(shí)際上,電流表和電壓表都有一定電阻值,因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過自身電流大小的其阻值很小的電阻;可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以,把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí),就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻,或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣,電流表兩端就要有一定的電壓,電壓表中就要通過一定的電流,因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過待測(cè)電阻的電流。
1.現(xiàn)有一個(gè)量程為0.6A,內(nèi)電阻為0.13Ω的電流表,能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能,請(qǐng)說明理由。若能,請(qǐng)說明用它能測(cè)量的最大電壓值。
2.現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx,實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。
·電流表A1:量程100mA,內(nèi)電阻r1=4Ω
·電流表A2:量程500mA,內(nèi)電阻r2=750Ω
·電壓表V:量程10V,內(nèi)電阻r3=10kΩ
·變阻器R0:阻值約10Ω·定值電阻R1:阻值為10kΩ
·電池E:兩端電壓約l.5V
·開關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)
(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材,并在虛線方框中畫出電路圖。
(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量,寫出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。
五、(16分)圖3甲是使用汽車打撈水下重物的示意圖。汽車通過定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物,在整個(gè)打撈過程中,汽車以恒定的速度v=0.2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過程中汽車?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車開始提升重物,忽略水的阻力和滑輪的摩擦,g取10N/kg。求:
(1)圓柱形重物的質(zhì)量;(2)圓柱形重物的密度;(3)打撈前,圓柱形重物上表面所受的水的壓力。
六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究,請(qǐng)你也參與共同探討。
按下、扳起電飯煲的開關(guān),有一種“粘連”“吸引”的感覺,取出飯鍋,發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物.它可以上下彈動(dòng),能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過用
這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來研究它的工作情況,請(qǐng)回答他在使用過程中發(fā)現(xiàn)的如下問題。
(1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線,這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?
(2)將三腳插頭插入電源插座,不用按開關(guān),指示燈就發(fā)亮,按下開關(guān)后,指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒有影響?
(3)電飯煲工作了15min,會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”,這些“白氣”是怎樣形成的?
(4)電飯煲工作了25min,聽到“啪”的一聲,指示燈不亮了。以此推測(cè),感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?
(5)聽到“啪”的一聲后又過了l0min,指示燈又發(fā)光,一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下,不同種類金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?
(6)要想獲得恒溫的溫水,你可以怎樣做?
(7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后,常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”,這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”,請(qǐng)問這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?
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